Elektrizitätslehre

Schritt 1: Einführung in die Elektrizität

Theoretische Einführung:  Was ist Elektrizität und wie entsteht sie? Erklärung von Atomen, Elektronen und statischer Elektrizität.
Einstiegsfrage:  Warum bekommen wir einen Stromschlag, wenn wir einen elektrisch geladenen Gegenstand berühren?
Fachwörter: Elektron, Proton, Atom, statische Elektrizität, Ladung
Lernvoraussetzungen:  Grundverständnis von Atomen und Molekülen
Experiment:  Erzeugung von statischer Elektrizität durch Reiben eines Luftballons an Wolle und das Anziehen von Papierschnipseln.
Experimentieranleitung:  Reibe einen Luftballon an einem Wollstoff und halte ihn dann über Papierschnipsel, um die Anziehungskraft zu beobachten.

Lernzielkontrolle:  Beschreibe, wie statische Elektrizität erzeugt wird und nenne Anwendungen im Alltag.

Schritt 2: Stromkreise

Theoretische Einführung:  Grundlagen eines Stromkreises und wie ein Schalter funktioniert.
Einstiegsfrage:  Wie fließt Strom durch einen Schaltkreis?
Fachwörter: Stromkreis, Schalter, Glühbirne, Batterie, elektrischer Strom
Lernvoraussetzungen:  Kenntnis der Funktion von Batterien und einfachen elektrischen Geräten
Experiment:  Bau eines einfachen Stromkreises mit Batterie, Schalter und Glühbirne.
Experimentieranleitung:  Verbinde eine Batterie, einen Schalter und eine Glühbirne zu einem einfachen Stromkreis und beobachte, was passiert, wenn der Schalter betätigt wird.
Verbinde eine Batterie, 2 Glühlampen (nacheinander in 2 verschiedenen Arten) und beobachte die Leuchtstärke. Stelle eine Vermutung an und überprüfe diese mit den Messgeräten für Spannung und Stromstärke: 

Lernzielkontrolle:  Zeichne einen einfachen Stromkreis, einen geteilten Stromkreis und erkläre die Rolle jedes Bestandteils. Zeige, wie der elektrische Strom durch die Bauteile geht. 

Schritt 3: Leiter und Isolatoren

Theoretische Einführung:  Unterschied zwischen Leitern und Isolatoren und warum einige Materialien Strom leiten.
Einstiegsfrage:  Warum leitet Metall Strom, aber Holz nicht?
Fachwörter: Leiter, Isolator, elektrische Leitfähigkeit, Widerstand, Stromfluss
Lernvoraussetzungen:  Verständnis von Materialien und ihren Eigenschaften
Experiment:  Test verschiedener Materialien auf ihre Leitfähigkeit.
Experimentieranleitung:  Teste verschiedene Materialien auf ihre Leitfähigkeit mit einer Batterie und einer kleinen Glühbirne.

Lernzielkontrolle:  Nenne Beispiele für Leiter und Isolatoren und erkläre, warum sie sich unterschiedlich verhalten. Verwende für die Erklärung auch die Modelle zur Atombindung, insbesondere beachte die freien Elektronen. 

4: Spannung und Stromstärke

Theoretische Einführung:  Was sind Spannung und Stromstärke und wie beeinflussen sie einen Stromkreis?
Einstiegsfrage:  Was passiert, wenn wir mehr Batterien in einen Stromkreis einbauen?
Fachwörter: Spannung, Stromstärke, Volt, Ampere, Multimeter
Lernvoraussetzungen:  Grundkenntnisse über Messgeräte und Einheiten der Elektrizität
Experiment:  Veränderung der Spannung und Beobachtung der Auswirkungen auf eine Glühbirne.
Experimentieranleitung:  Füge dem Stromkreis aus Doppelstunde 2 weitere Batterien hinzu und beobachte die Veränderungen an der Glühlampe. 
Erzeuge einen Funkenschlag von 1cm Länge und informiere dich über die vorliegende Spannungsdifferenz. 
Neue Erkenntnisse: Schüler verstehen die Konzepte von Spannung und Stromstärke und deren Einfluss auf einen Stromkreis.
Lernzielkontrolle:  Erkläre den Unterschied zwischen Spannung und Stromstärke und wie sie gemessen werden.

Schritt 5: Widerstand

Theoretische Einführung:  Was ist elektrischer Widerstand und wie wirkt er sich auf den Stromfluss aus?
Einstiegsfrage:  Warum wird ein Draht warm, wenn Strom hindurchfließt?
Fachwörter: Widerstand, Ohm, Leitwert, elektrischer Draht, Ohmsches Gesetz
Lernvoraussetzungen:  Verständnis für die Beziehung zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand
Experiment:  Messung des Widerstands verschiedener Drahtlängen und -stärken.
Experimentieranleitung:  Miss den Widerstand verschiedener Drahtlängen und -stärken mit einem Multimeter.
Neue Erkenntnisse: Schüler können den Widerstand messen und verstehen das Ohmsche Gesetz.
Lernzielkontrolle:  Berechne den Widerstand in einem Stromkreis und erkläre, wie dieser den Stromfluss beeinflusst.

6: Elektrische Energie u. Leistung

Theoretische Einführung:  Wie wird elektrische Energie gemessen und was bedeutet elektrische Leistung?
Einstiegsfrage:  Wie viel Energie verbraucht ein elektrisches Gerät?
Fachwörter: Elektrische Energie, Leistung, Watt, Kilowattstunde, Energieverbrauch
Experimentieranleitung:  Berechne die Energiekosten für eine Glühbirne, indem du die Wattzahl und die Betriebsdauer berücksichtigst.
Neue Erkenntnisse: Schüler können elektrische Energie und Leistung berechnen und verstehen deren Bedeutung.
Lernzielkontrolle:  Berechne den Energieverbrauch eines elektrischen Geräts, wie z.B. des Kühlschrankes und diskutiere Möglichkeiten zur Energieeinsparung.

Theoretische Einführung:  Wie sind Magnetismus und Elektrizität miteinander verbunden und was ist elektromagnetische Induktion?
Einstiegsfrage:  Wie kann ein Magnet Strom erzeugen?
Fachwörter: Magnetismus, Elektromagnet, Induktion, Generator, Spule
Lernvoraussetzungen: Kenntnisse über Magnete und grundlegende physikalische Kräfte
Experiment: Bau eines einfachen Generators mit einem Magneten und Spulen.
Experimentieranleitung: Baue einen einfachen Generator mit einem Magneten und Spulen und erzeuge damit Strom.
Neue Erkenntnisse: Schüler verstehen die Beziehung zwischen Magnetismus und Elektrizität und können einen einfachen Generator bauen.

Theoretische Einführung: Die Unterschiede zwischen Wechselstrom und Gleichstrom und ihre jeweiligen Anwendungen.
Einstiegsfrage: Was ist der Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom?

Theoretische Einführung: Wichtige Sicherheitsregeln im Umgang mit Elektrizität.
Einstiegsfrage: Was sollten wir tun, um sicher mit Elektrizität umzugehen?
Fachwörter: Sicherung, Erdung, Kurzschluss, Isolation, Sicherheitsvorschriften, FI-Schutzschalter
Lernvoraussetzungen: Bewusstsein für Gefahren und Sicherheitsmaßnahmen im Umgang mit Elektrizität
Experiment: Diskussion und Demonstration von Sicherheitsmaßnahmen beim Umgang mit elektrischen Geräten.
Experimentieranleitung: Diskutiere verschiedene Sicherheitsvorkehrungen und demonstriere richtige Verhaltensweisen.
Neue Erkenntnisse: Schüler sind sich der Gefahren von Elektrizität bewusst und kennen wichtige Sicherheitsregeln.
Lernzielkontrolle: Nenne fünf Sicherheitsregeln im Umgang mit Elektrizität und erkläre, warum sie wichtig sind.